JP3363081B2 - 電気自動車の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車の制御
装置に関し、特にバッテリの残存容量算出技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】バッテリの残存容量は、バッテリの充放
電電流を積算することにより高精度に検出される。たと
えば特開平４−３６８４３２号公報は、イグニッション
キーを開いている場合でも（エンジン停止中でも）間欠
的に一定期間ずつバッテリの放電電流を検出して、エン
ジン停止中における放電電流の積算などを行ってそれを
バックアップメモリに記憶することにより、これらの処
理に必要な電力消費を低減しつつより高精度の残存容量
算出を実現することを提案している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したようにバッテ
リの残存容量を高精度に検出するためには、バッテリの
充放電電流を高精度に検出する必要がある。したがっ
て、バッテリの充放電電流を検出する電流センサがもし
オフセット値をもつと、このオフセット値の分だけ検出
誤差が累積されて大きな残存容量誤差が生じるので、こ
の電流センサのオフセット値のキャンセル処理が必要と
なる。

【０００４】ところが、電気自動車に搭載される電流セ
ンサのオフセット値は、時間的に無視できない変動をも
ち、これにより、無視できない残存容量の誤差が生じ、
その結果、過充電や過放電といった問題を生じてバッテ
リの性能低下を招く可能性があった。そこで、このよう
な電流センサのオフセット値の時間変動について調べた
ところ、次のような原因がその一つとして存在すること
が判明した。

【０００５】電流センサとしては高精度の電流検出が可
能な半導体磁気センサが用いられることが一般的である
が、被検出導体に近接配置される半導体磁気センサに
は、外部磁界たとえば地磁気、近傍のモータやリレーや
トランスやコイルなどから漏れる磁束、更には、送電線
などの磁束が作用する。また、この半導体磁気センサに
被検出導体に通電される被検出電流の磁束を集中するた
めにスリット付きに磁気コアを巻装し、このスリットに
半導体磁気センサを収容することも行われるが、このコ
アは上記と同様に外部磁界を吸収して半導体磁気センサ
にオフセット値を発生させ、この外部磁界も車両走行と
ともに変動し、オフセット値が変動する。

【０００６】その他、このコアに強い外部磁界が作用す
るとその解消後も残留磁界がコアに残り、オフセット値
が同様に発生し、変動する。結局、電気自動車のバッテ
リの充放電電流を検出する電流センサでは、車両移動に
よりオフセット値がわずかながら変動するが、バッテリ
の残存容量を検出するために、バッテリの充放電電流を
積算すると、充電電流と放電電流とは互いにキャンセル
しあうにもかかわらず、このオフセット値は経時的に積
算されるので次第に大きな値となり、残存容量の大きな
誤差を生じる。このオフセット値が一定で変化しなけれ
ばそれを測定し、記憶して充放電電流の測定値からそれ
を差し引けばなんら問題はない。ところが電気自動車で
は車両内部の磁気発生源や外部の磁気状態が空間的、時
間的に変化するので、これが経時的なオフセット値変動
をもたらし、単純なオフセット値記憶キャンセルが実施
できない。

【０００７】結局、電気自動車は移動手段そのものであ
るので、電流センサの周囲環境の変化による上記オフセ
ット値の変動は避ける事が困難となる。本発明は上記問
題点に鑑みなされたものであり、電気自動車のバッテリ
容量の高精度の検出が可能な電気自動車の制御装置を提
供することをその目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の構成に
よれば、電流検出手段以外の手段により前記バッテリの
所定の非充放電状態を検出し、それを検出するごとに、
電気自動車に搭載されるバッテリの放電電流を検出する
電流センサのオフセット値が検出される。これにより、
電気自動車の空間移動や電流センサの経時変化などによ
り、そのオフセット値が時間的に変動したとしても、電
気自動車搭載のバッテリの放電電流や充電電流を高精度
に検出することができるので、オフセット値の誤差の積
算によりバッテリの残存容量推定がばらついて、その過
充電や過放電が発生したり、バッテリの有効利用が阻害
されたりするいった問題を解決することができる。

【０００９】なお、電気自動車の非充放電状態の検出
は、たとえば、キースイッチのオフ、充電を指令する充
電スイッチのオフの両条件を満足する場合に、非充放電
状態と判定することができるが、その他の手段を採用す
ることも可能である。このような非充放電状態において
バッテリの充放電電流を検出する電流検出手段（電流セ
ンサ）の出力値はオフセット値となるので、正確にそれ
を検出することができる。

【００１０】本構成の好適態様において、電流検出手段
は、検出すべき電流が流れる導体を囲む磁気コアと、こ
の磁気コアを流れる磁束を検出する磁気センサとを有す
る。このようにすれば、車両搭載磁気発生機器からの漏
洩磁界の時間変動以外に車両移動による地磁気を含む外
部磁界変化の影響を良好にキャンセルすることができ
る。

【００１１】請求項１記載の構成によれば更に、非充放
電状態を検出する期間内にオフセット値を定期的に検出
して不揮発メモリに記憶する。このようにすれば、非充
放電状態におけるオフセット値非検出期間は、制御装置
への電源電圧の印加をオフして、バッテリの消耗を防止
することができる。たとえば、信号を処理するマイコン
構成の電池制御用のコントロ−ラをタイマにより車両停
止時に定期的に立ち上げてその結果に不揮発メモリに保
存することにより、バッテリの無駄な電力消費を低減す
ることができる。

【００１２】請求項２記載の構成によれば請求項１記載
の電気自動車の制御装置において更に、この非充放電状
態期間内に、バッテリの自己放電量を定期的に算出作業
と、オフセット値の検出記憶作業とを一緒に行う。この
ようにすれば、非充放電状態期間におけるバッテリの自
己放電量の定期的な立ち上げ時にオフセット値の検出記
憶を行うので、追加のバッテリ電力消費はほとんど無視
することができる。

【００１３】請求項３記載の構成によれば請求項１記載
の電気自動車の制御装置において、非充放電状態時に自
己放電量及びオフセット値検出作業を制御部（通常マイ
コン）を定期的に立ち上げて実行し、その終了と同時に
制御部への電源電圧印加を遮断し、パワ−セ−ブを行
う。この電源部は、電源スイッチ、タイマ及びタイマ入
力制御スイッチを備え、電源スイッチはタイマにより制
御されてバッテリから制御部への給電を断続制御する。
一方、制御部は、自己の起動がタイマに起因するもので
あると判別した場合に所定作業を実行した後にタイマを
スタ−トさせるとともに電源スイッチを遮断する。

【００１４】このようにすれば、なんら複雑な回路手段
を増設することなく、タイマという簡素な構成追加だけ
で電気自動車の制御装置を定期的に立ち上げて所定の作
業を行わせ、その後、次の作業開始時点まで制御装置を
遮断してその電力消費電力をタイマ分だけとすることが
でき、電気自動車のバッテリの消耗を防ぎ、かつ、その
消費電力の累積による蓄電量の推定が不正確となること
を抑止することができる。

【００１５】請求項４記載の構成によれば請求項３記載
の電気自動車の制御装置において更に、外部信号により
作動される外部入力制御スイッチ、制御部により作動さ
れる制御部入力制御スイッチ及びタイマにより作動され
るタイマ入力制御スイッチを並列接続して、その出力に
より電源スイッチを断続制御する。このようにすれば、
制御部への給電停止期間にこれら各制御スイッチがＤＣ
電流消費をすることがないので、一層電力消費を低減す
ることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の好適な実施態様を以下の
実施例を参照して説明する。

【００１７】

【実施例】本発明の電気自動車の充電装置の一実施例を
図面を参照して説明する。 （回路構成）この実施例のハイブリッド電気自動車にお
ける主バッテリ１の制御装置を図１に示すブロック図に
より説明する。

【００１８】高圧（約３００Ｖ）の主バッテリ１は、走
行モータを含む走行動力制御回路２に給電している。３
は低圧の補機バッテリ、４は主バッテリ１の充放電電流
を検出する電流センサ、７はバッテリ管理用のコントロ
−ラであるＥＣＵ、７０はキ−スイッチからなる外部ス
イッチである。ＥＣＵ７の構成を以下に説明する。

【００１９】７１は補機バッテリ３から電源電圧を給電
されるトランジスタ（電源スイッチ）、７２はマイコン
（制御部）、７３は電源スイッチ７１の制御端子と接地
間に介設されて外部スイッチ７０の導通により導通され
るエミッタ接地のトランジスタ（外部入力制御スイッ
チ）、７４はトランジスタ７３と並列接続されるエミッ
タ接地のトランジスタ（タイマ入力制御スイッチ）、７
５はトランジスタ７３、７４と並列接続されて、マイコ
ン７２により制御されるエミッタ接地のトランジスタ
（制御部入力制御スイッチ）である。７６はタイマであ
り、補機バッテリ３から直接給電され、マイコン７２か
らのカウント開始指令信号の入力により内蔵のクロック
発生器で発生したクロックパルスをカウントしてそれが
所定値に達した場合に遅延信号をなすハイレベル電圧を
トランジスタ７４に出力する。

【００２０】このＥＣＵ７の動作を以下に説明する。外
部スイッチ７０をオンすると、トランジスタ７３、電源
スイッチ７１がオンし、マイコン７２に電源電圧が給電
されてマイコン７２が起動する。外部スイッチ７０の導
通状態はマイコン７２に入力され、それが内蔵するＡＤ
コンバ−タによりデジタル信号に変換される。また、タ
イマ７６から遅延信号がトランジスタ７４に出力され
て、電源スイッチ７１が導通すると、上記と同様にマイ
コン７２に電源電圧が給電されてマイコン７２が起動す
る。

【００２１】マイコン（制御部）７２の動作を図２を参
照して説明する。上記２種類の起動モ−ドのどちらかで
マイコン７２が起動されると、まず初期設定がなされ
（Ｓ１００）、次にバッテリが非充放電状態（電気自動
車が休止状態）かどうかが検出される。なお、この非充
放電状態は、この実施例では、キ−スイッチ（従来のイ
グニッションスイッチに相当）がオンされたかどうかを
上記デジタル信号の数値が所定値以上かどうかを判定
し、かつ、図示しない商用電源から主バッテリ１や補機
バッテリ３への充電を行う充電装置の休止を図示しない
充電スイッチがタ−ンオフされていることにより判別す
る（Ｓ１０２）。非充放電状態でなければ通常の制御動
作（通常処理）を実行する（Ｓ１０４）。この通常処理
では少なくとも一定期間毎にバッテリ１、３の残存容量
の算出を行う。

【００２２】一方、非充放電状態であれば、タイマ７６
による起動であると判定して、電流センサ１００、３０
０のオフセット値（出力信号値）を検出し、内蔵の不揮
発メモリに書き込み（Ｓ１０５）、次にマイコン７２の
温度（内蔵サ−ミスタで検出）を計測し、この温度とバ
ッテリ１、３の自己放電量との関係を示す内蔵のマップ
からこれらバッテリ１、３の自己放電量を推定し、それ
を前回に累算した自己放電量の累積値に加算して今回の
累積値とし（Ｓ１０６）、それをマイコン７２に含まれ
る不揮発メモリに書き込む（Ｓ１０８）、その後、タイ
マ７６にカウント開始指令信号を出力し（Ｓ１１０）、
トランジスタ７５を遮断する（Ｓ１１２）。

【００２３】この時点では、トランジスタ７４はオフし
ているので、トランジスタ７５の遮断により電源スイッ
チ７１が遮断され、コントローラ７１が遮断される。次
に、Ｓ１０４で実行する通常の制御動作実行中におい
て、外部スイッチ７０が遮断された場合を説明する。こ
の制御は所定の短間隔ごとに行われる割り込みル−チン
（図３参照）により行われ、この割り込みル−チンの起
動とともにまず通常処理中であるかどうかを調べ（Ｓ２
００）、そうでなければメインル−チンへリタ−ンす
る。そうであれば、外部スイッチ７０が遮断されている
かどうかを調べ（Ｓ２０２）、外部スイッチ７０が導通
していればメインル−チン（図１参照）にリタ−ンし、
遮断していれば通常処理中の必要情報を不揮発メモリに
書き込み（Ｓ２０４）、タイマ７６にカウント開始指令
信号を出力し（Ｓ２０６）、トランジスタ７５を遮断す
る（Ｓ２０８）。

【００２４】このようにして車両休止中（非充放電状
態）におけるタイマ起動時に算出された電流センサ４な
どのオフセット値、及び、積算された自己放電量の積算
値は、不揮発メモリに書き込まれ、その後の残存容量の
算出に用いられる。なお、上記実施例ではバッテリ１、
３の自己放電量をタイマ起動ごとに検出した温度に応じ
てマップで求めたが、簡単には単に自己放電時間だけで
算出することも可能である。

【００２５】また、上記実施例では、残存容量の算出方
式自体の説明は省略したが、バッテリの残存容量の算出
又は推定には種々の方式が採用可能である。しかし、高
精度の残存容量算出にはバッテリの充放電電流少なくと
も放電電流の検出とその積算は不可欠であり、この実施
例によるオフセット値の定期的なキャンセルはその高精
度化に有効である。

【００２６】なお、この実施例で説明した非充放電状態
（車両休止状態）の他にバッテリ１の充放電状態時にお
いても電流センサ４などのオフセット値の変動及び自己
放電は生じるので、通常処理（Ｓ２００）を実施してい
る間も定期的にオフセット値検出及び自己放電量検出、
積算を実行することが好ましい。具体的には、図６に示
す通常処理（Ｓ２００）中、又は、Ｓ２０４の直前にて
定期的にＳ１０５及びＳ１０６を実行すればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るハイブリッド電気自動車の電池
制御装置の一実施例を示すブロック回路図である。

【図２】ＥＣＵ７の動作を示すフロ−チャ−トである。

【図３】ＥＣＵ７の動作を示すフロ−チャ−トである。

【符号の説明】

１は主バッテリ（バッテリ）、３は補機バッテリ（バッ
テリ）、４は電流センサ、７はＥＣＵ（走行モ−タ制御
手段、残存容量算出手段、バッテリ充放制御手段、非充
放電状態検出手段、オフセット値検出記憶手段、自己放
電量算出手段）、７１は電源スイッチ、７２は制御部、
７３は外部入力制御スイッチ、７４はタイマ入力制御ス
イッチ、７５は制御部入力制御スイッチ、７６はタイ
マ。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バッテリから給電されて走行モータの出力
   を制御する走行モ−タ制御手段、前記バッテリの充放電
   電流を検出する電流検出手段、検出された前記放電電流
   に基づいて前記バッテリの残存容量を決定する残存容量
   算出手段、決定された前記残存容量に基づいて前記バッ
   テリの充放電を制御するバッテリ充放電制御手段を備え
   る電気自動車の制御装置において、 前記電流検出手段を用いることなく前記バッテリの所定
   の非充放電状態を検出する非充放電状態検出手段と、 前記非充放電状態を検出するごとに前記電流検出手段の
   出力値を検出して充放電電流補正用のオフセット値とし
   て記憶するオフセット値検出記憶手段と、 を備え、 前記オフセット値検出記憶手段は、前記非充放電状態を
   検出する期間内に前記オフセット値を定期的に検出して
   不揮発メモリに記憶する ことを特徴とする電気自動車の
   制御装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の電気自動車の制御装置にお
   いて、 前記非充放電状態を検出する期間内に前記バッテリの自
   己放電量を定期的に算出する自己放電量算出手段を備
   え、 前記オフセット値検出記憶手段は、前記オフセット値の
   検出記憶を前記自己放電量算出に連続して行うことを特
   徴とする電気自動車の制御装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の電気自動車の制御装置にお
   いて、 前記残存容量算出手段及びバッテリ充放電制御手段を構
   成する制御部と、 前記バッテリと前記制御部との間に介設されて前記バッ
   テリから前記制御部への電源電流供給を断続制御する電
   源部とを備え、 前記電源部は、前記バッテリと前記制御部との間に介設
   されて前記バッテリから前記制御部への給電を断続制御
   する電源スイッチと、前記バッテリから前記電源スイッ
   チを通じることなく給電されて所定のカウント開始指令
   信号の入力から所定時間後に遅延信号を出力するタイマ
   と、前記タイマからの遅延信号の入力により前記電源ス
   イッチを導通させるタイマ入力制御スイッチとを備え、 前記制御部は、自己の起動が前記タイマ入力制御スイッ
   チによるものであると判別した場合に前記自己放電量算
   出及び前記オフセット値検出記憶からなる定期作業を実
   行し、前記定期作業の終了後に前記タイマに前記カウン
   ト開始指令信号を出力するとともに前記電源スイッチを
   遮断することを特徴とする電気自動車の制御装置
4. 【請求項４】請求項３記載の電気自動車の制御装置にお
   いて、 外部信号により作動して前記電源スイッチを導通させる
   外部入力制御スイッチと、前記制御部により作動されて
   前記電源スイッチを導通させる制御部入力制御スイッチ
   とを、前記タイマ入力制御スイッチと並列に有すること
   を特徴とする電気自動車の制御装置。